Como os animais vêem no escuro?

Em uma noite sem lua, os níveis de luz podem ser mais de 100m vezes mais escuros do que em luz do dia . No entanto, enquanto estamos quase cegos e completamente indefesos no escuro, os gatos estão fora presa, e traças voam agilmente entre as flores em nossas varandas.

Enquanto dormimos, milhões de outros animais confiam em seus sistemas visuais para sobreviver. O mesmo é verdade para os animais que habitam a eterna escuridão do mar profundo. Na verdade, a esmagadora maioria dos animais do mundo são principalmente ativos em pouca luz. Como é possível seu formidável desempenho visual, especialmente em insetos, com olhos e cérebros menores do que o tamanho de um grão de arroz? Que estratégias ópticas e neurais têm evoluído para permitir que eles vejam tão bem em pouca luz?

Para responder a essas perguntas, voltamos nossas atenções para insetos noturnos. Apesar de seus sistemas visuais diminutivos, verifica-se que os insetos noturnos vêem surpreendentemente bem em pouca luz. Nos últimos anos, descobrimos que os insetos noturnos podem evitar e fixar obstáculos durante o vôo , distinguir cores , detectar movimentos fracos , aprender marcos visuais e usá-los para homing . Eles podem até se orientar usando o fraco padrão de polarização celeste produzido pela lua , e navegar usando as constelações de estrelas no céu .

Em muitos casos, esse desempenho visual parece quase desafiar o que é fisicamente possível. Por exemplo, a abelha sudorífera da América Central, Megalopta genalis , absorve apenas cinco fótons (partículas leves) em seus olhos minúsculos quando os níveis de luz estão no seu nível mais baixo – um sinal visual extremamente pequeno . E ainda, no meio da noite, ele pode navegar a floresta densa e emaranhada em uma viagem de forrageamento e torná-lo em segurança de volta para o seu ninho – uma vara escassa discreto suspenso dentro da floresta understorey.

Para descobrir como esse tipo de performance é possível, recentemente começamos a estudar os hawkmoths noturnos. Estes insetos bonitos – os beija-flores do mundo dos invertebrados – são lustrosos, as traças do rápido-vôo que estão constantemente na vigia para flores néctar-carregadas. Uma vez que uma flor é encontrada, a traça paira na frente dele, chupando o néctar fora usando sua probóscide, uma boca-como o tubo.

Deilephila elpenor. Shutterstock

O elefante europeu noturno Elephant hawkmoth, Deilephila elpenor , é uma criatura deslumbrante envolto em escamas rosa e verde emplumadas e faz todo o seu néctar recolhendo-se no meio da noite. Um número de anos atrás, descobrimos que esta traça pode distinguir as cores à noite, o primeiro animal noturno conhecido por fazê-lo .

Mas esta mariposa revelou recentemente outro de seus segredos: os truques neurais que usa para ver bem em luz extremamente escura. Estes truques são certamente utilizados por outros insetos noturnos como Megalopta . Ao estudar a fisiologia dos circuitos neurais nos centros visuais do cérebro, descobrimos que Deilephila pode ver de forma confiável em luz fraca, adicionando efetivamente os fótons que coletou de diferentes pontos no espaço e no tempo .

Por tempo, isso é um pouco como aumentar o tempo de obturador em uma câmera em pouca luz. Ao permitir que o obturador fique aberto mais tempo, mais luz atinge o sensor de imagem e uma imagem mais brilhante é produzida. A desvantagem é que qualquer coisa que se move rapidamente – como um carro que passa – não será resolvido e assim o inseto não será capaz de vê-lo.

Soma neural.

Para adicionar fótons no espaço, os pixels individuais do sensor de imagem podem ser agrupados em conjunto para criar menos “super pixels”, mas maiores (e portanto mais sensíveis à luz). Mais uma vez, a desvantagem dessa estratégia é que, embora a imagem se torne mais brilhante, ela também se torna mais desfocada e os detalhes espaciais mais finos desaparecem. Mas para um animal noturno esforçando-se para ver no escuro, a capacidade de ver um mundo mais brilhante que é mais grosso e mais lento é provável que seja melhor do que nada ver (que seria a única alternativa).

Nosso trabalho fisiológico revelou que esta soma neural de fótons no tempo e no espaço é imensamente benéfica para a Deilephila noturna . Em todas as intensidades de luz noturnas, do crepúsculo aos níveis de luz das estrelas, a soma aumenta substancialmente a capacidade de Deilephila de ver bem em pouca luz. De fato, graças a esses mecanismos neurais, Deilephila pode ver em intensidades de luz cerca de 100 vezes mais dimmer do que poderia de outra forma. Os benefícios da soma são tão grandes que outros insetos noturnos, como Megalopta , muito provavelmente dependem dele para ver bem em luz fraca também.

O mundo visto por insetos noturnos pode não ser tão afiado ou tão bem resolvido no tempo como o experimentado por seus parentes ativos dia. Mas a soma garante que é brilhante o suficiente para detectar e interceptar potenciais companheiros, para perseguir e capturar presas, para navegar para e de um ninho e para negociar obstáculos durante o vôo. Sem essa habilidade, seria tão cego quanto o resto de nós.

Fonte: Theconversation